(57)【要約】【課題】本発明は、可変バルブタイミング機構の制御系において故障と判断されない軽微な不具合や故障に繋がる初期症状での故障判断を可能とすることを目的としている。【解決手段】このため、エンジンのカム軸に位相検出手段を設け、カム軸に目標となる回転位相を設定して、その設定した目標位相に収束一致させるように実回転位相を変化させてバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構の故障診断装置において、目標位相と実回転位相との偏差を算出して積算する偏差積算手段を設け、この偏差積算手段が積算した値を設定した収束異常判断値と比較して故障診断する故障判定手段を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのカム軸に位相検出手段を設け、前記カム軸に目標となる回転位相を設定して、その設定した目標位相に収束一致させるように実回転位相を変化させてバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構の故障診断装置において、目標位相と実回転位相との偏差を算出して積算する偏差積算手段を設け、この偏差積算手段が積算した値を設定した収束異常判断値と比較して故障診断する故障判定手段を備えていることを特徴とする可変バルブタイミング機構の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は可変バルブタイミング機構の故障診断装置に係り、特に可変バルブタイミング機構の制御系において故障判断を行う可変バルブタイミング機構の故障診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにおいては、クランク軸とカム軸との位相を切り換えて吸・排気バルブの開閉タイミングを制御する可変バルブタイミング機構を備えるものがある。
そして、この可変バルブタイミング機構の故障診断装置は、カム軸に目標となる回転位相を設定した際に、その設定した目標位相に収束一致させるように実回転位相を変化させてバルブタイミングを変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０９２３４３号公報
【特許文献２】特開平１０−１８８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の可変バルブタイミング機構の故障診断装置においては、上記の特許文献１に開示されるものがある。
この特許文献１に開示されるものは、可変バルブタイミング機構の目標のカム進角量（「目標進角量」ともいう。）に対して実進角量の偏差が大きい異常、つまり図５に示す如き「偏差異常」や、目標のカム進角量に達するまでの制御時間が遅れる異常、つまり図６に示す如き「応答遅れ」を故障診断する手段である。
このとき、図５の「偏差異常」は、所定時間ｔ１経過後に診断が開始されるまで、故障判定領域よりも実進角量（大）と目標進角量との偏差Δθ１、及び実進角量（小）と目標進角量との偏差Δθ２が大きく、完全にずれて収束している。
また、図６の「応答遅れ」は、油圧（油量）の供給遅れが原因で発生するものであり、所定時間ｔ２経過後に診断が開始されることとなり、このときの実進角量と目標進角量との偏差はΔθ３となっている。
【０００５】
しかし、上述した特許文献１に開示される故障診断装置では、可変バルブタイミング機構の一部を構成する油圧制御バルブ等のバルブシート部の異常摩耗、あるいはバルブシートへの異物の噛み込みによって発生するオイル漏れが原因の目標のカム進角量に実進角量が収束し難くなるような異常発生、つまり図７の「収束異常」を検出することができないという不都合がある。
すなわち、この図７の「収束異常」においては、「偏差異常」による所定時間ｔ１や「応答遅れ」による所定時間ｔ２の経過後に診断が開始されるが、明らかに大きめ、つまり比較的過大なオーバシュートやアンダシュートが生じているにも関わらず、故障判定領域に含まれることがないため、故障判定を行うことができないという状況となるものである。
また、この図７の「収束異常」が発生した場合には、排気ガス浄化性能や燃費性能、及び運転性に大きく影響する可能性があり、改善が望まれていた。
【０００６】
この発明は、可変バルブタイミング機構の制御系において故障と判断されない軽微な不具合や故障に繋がる初期症状での故障判断を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンのカム軸に位相検出手段を設け、前記カム軸に目標となる回転位相を設定して、その設定した目標位相に収束一致させるように実回転位相を変化させてバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構の故障診断装置において、目標位相と実回転位相との偏差を算出して積算する偏差積算手段を設け、この偏差積算手段が積算した値を設定した収束異常判断値と比較して故障診断する故障判定手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上詳細に説明した如くこの発明によれば、エンジンのカム軸に位相検出手段を設け、カム軸に目標となる回転位相を設定して、その設定した目標位相に収束一致させるように実回転位相を変化させてバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構の故障診断装置において、目標位相と実回転位相との偏差を算出して積算する偏差積算手段を設け、偏差積算手段が積算した値を設定した収束異常判断値と比較して故障診断する故障判定手段を備えている。
従って、収束異常（比較的過大なオーバシュートやアンダシュートを伴うもの）を判定できる。
応答遅れや偏差異常（収束ずれ）をも判定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は可変バルブタイミング機構の故障診断装置の制御用フローチャートである。（実施例）
【図２】図２は可変バルブタイミング機構の故障診断装置の構成図である。（実施例）
【図３】図３は可変バルブタイミング機構の故障診断装置の概略ブロック図である。（実施例）
【図４】図４は可変バルブタイミング機構の故障診断装置のタイムチャートを示し、（ａ）は進角量と時間との関係のタイムチャート、（ｂ）は偏差積算値と時間との関係のタイムチャートである。（実施例）
【図５】図５はこの発明の従来技術を示す偏差異常のタイムチャートである。
【図６】図６は応答遅れのタイムチャートである。
【図７】図７はこの発明の従来技術を示す収束異常のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１〜図４はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は後述する可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置、２は図示しない車両に搭載されたエンジン、３はピストン、４は燃焼室、５は吸気弁、６は排気弁である。
【００１２】
前記エンジン２は、吸気系として吸気管７を接続し、この吸気管７の内部に吸気通路８を形成し、吸気通路８の上流側から下流側に向かって、エアクリーナ９と、前記吸気通路８内を通過する吸気の温度を検出する吸気温センサ１０と、前記吸気通路８内を通過する吸気量を検出するエアフローセンサ１１と、スロットルバルブ１２の開度を検出するスロットル開度センサ１３と、前記エンジン２の燃焼室４に燃料を噴射供給するインジェクタ１４とを順次に配設している。
また、前記エンジン２は、排気系として排気管１５を接続し、この排気管１５の内部に排気通路１６を形成し、排気通路１６の途中に排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１７を配設するとともに、排気通路１６の下流側には触媒１８を配設している。
【００１３】
前記エンジン２は、クランク軸１９の角度を検出するクランク角センサ２０や冷却水温度を検出する水温センサ２１、ノッキングの発生を検出するノックセンサ２２、車速センサ２３を夫々備えている。
そして、前記エンジン２の燃焼室４に点火プラグ２４を備える一方、この点火プラグ２４には点火コイル２５が接続されている。
また、前記燃焼室４を開閉する前記吸気弁５の端部に可変バルブタイミング機構２６を構成する可変バルブタイミングアクチュエータ２７が配設され、この可変バルブタイミングアクチュエータ２７の近傍にはカム角センサ２８が配設される。
前記可変バルブタイミング機構２６は、前記エンジン２の後述するカム軸３０の回転位相を変化させるために、制御用オイルを制御弁（図示せず）のデューティ制御によってある範囲の設定油圧に維持しながら、通路を切り換え、制御用オイルの供給と排出とのバランスやそのタイミングをコントロールすることによって、目標とする回転位相に一致させている。
そのため、オイルポンプをはじめとし、オイル通路や制御弁など、あるいは制御媒体であるオイル自体の変質など、前記可変バルブタイミング機構２６をシステムとして制御する油圧系に不具合が生じると、目標とする回転位相に遅滞なく収束させることができなくなるため、そのような状態を検知するために故障診断を行っている。
【００１４】
そして、前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１は、制御手段（「ＥＣＵ」ともいう。）２９を備えている。
この制御手段２９には、前記吸気温センサ１０や前記エアフローセンサ１１、前記スロットル開度センサ１３、前記インジェクタ１４、前記酸素センサ１７、前記クランク角センサ２０、前記水温センサ２１、前記ノックセンサ２２、前記車速センサ２３、前記点火コイル２５、前記カム角センサ２８を夫々接続している。
このとき、前記制御手段２９は、前記エンジン２のカム軸３０に位相検出手段である前記カム角センサ２８を設け、前記カム軸３０に目標となる回転位相を設定して、その設定した目標位相に収束一致させるように実回転位相を変化させてバルブタイミングを変化させるように制御する機能を有している。
【００１５】
前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１は、目標位相（「目標進角量」とも換言できる。）と実回転位相（「実進角量」とも換言できる。）との偏差ΔΘを算出して積算する偏差積算手段３１を設け、この偏差積算手段３１が積算した値（「偏差積算値」ともいう。）を設定した収束異常判断値（「故障判定値」ともいう。）と比較して故障診断する故障判定手段３２を備えている。
詳述すれば、前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１の制御手段２９は、図３に示す如く、運転条件検出手段３３と、目標進角量決定手段３４と、故障診断条件判定手段３５と、前記偏差積算手段３１と、バルブタイミング検出手段３６と、バルブタイミング制御手段３７と、前記故障判定手段３２とを備えている。
このとき、前記運転条件検出手段３３は、前記エンジン２を搭載する車両の運転状態を検出する。
前記目標進角量決定手段３４は、前記運転条件検出手段３３によって車両の運転状態が検出された後に、１つの所定の運転条件、つまり目標位相である目標進角量を決定するための運転条件に合致する場合に目標進角量を決定する。
前記故障診断条件判定手段３５は、前記運転条件検出手段３３によって車両の運転状態が検出された際に、故障診断条件に合致するか否を判定する。そして、故障診断条件のパラメータとしては、エンジン回転数やエンジン負荷、制御状態、水温、スロットル開度、目標位相である目標進角量、進角量変化量などを設定する。
前記偏差積算手段３１は、前記目標進角量決定手段３４及び前記故障診断条件判定手段３５からの信号を入力した際に、目標位相と実回転位相との偏差ΔΘを算出して積算する。
前記バルブタイミング検出手段３６は、前記カム軸３０の位相を検出する位相検出手段である前記カム角センサ２８からの信号を入力し、バルブタイミングを検出する。
前記バルブタイミング制御手段３７は、前記目標進角量決定手段３４及び前記バルブタイミング検出手段３６からの信号を入力した際に、前記カム軸３０に目標となる回転位相を設定して、その設定した目標位相に収束一致させるように実回転位相を変化させてバルブタイミングを変化させる。
前記故障判定手段３２は、前記偏差積算手段３１からの信号を入力した際に、この偏差積算手段３１が積算した値である偏差積算値を設定した収束異常判断値である故障判定値と比較して故障診断する。
つまり、前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１の制御手段２９は、前記故障診断条件判定手段３５による故障診断条件の成立後に、図４に示す如く、前記偏差積算手段３１によって目標位相と実回転位相との偏差ΔΘの絶対値を算出して所定の積算時間だけ積算し、前記故障判定手段３２によって積算した値である偏差積算値が故障基準として予め設定した収束異常判断値である故障判定値を越えた場合に、前記可変バルブタイミング機構２６が収束異常であると判定するものである。
また、前記制御手段２９においては、目標位相に対する実回転位相との偏差ΔΘの絶対値を算出して所定時間積算するため、応答遅れの検出も可能である。
【００１６】
次に、図１の前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００１７】
前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、モニタ条件が成立しているか否かの判断（１０２）に移行する。
このモニタ条件とは、前記故障診断条件判定手段３５による故障診断条件を指している。
そして、モニタ条件が成立しているか否かの判断（１０２）において、判断（１０２）がＮＯの場合には、後述する前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１の制御用プログラムのリターン（１０８）に移行する。
また、モニタ条件が成立しているか否かの判断（１０２）がＹＥＳの場合には、前記偏差積算手段３１によって目標位相と実回転位相との偏差ΔΘの絶対値を算出して積算する処理（１０３）に移行する。
この偏差積算の処理（１０３）の後には、所定の積算時間が終了したか否かの判断（１０４）に移行する。
この所定の積算時間が終了したか否かの判断（１０４）において、判断（１０４）がＮＯの場合には、前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１の制御用プログラムのリターン（１０８）に移行する。
また、所定の積算時間が終了したか否かの判断（１０４）がＹＥＳの場合には、前記故障判定手段３２によって積算した値である偏差積算値が故障基準として予め設定した収束異常判断値である故障判定値を越えているか否かの判断（１０５）に移行する。
そして、この故障判定手段３２によって積算した値である偏差積算値が故障基準として予め設定した収束異常判断値である故障判定値を越えているか否かの判断（１０５）において、判断（１０５）がＮＯの場合には、前記可変バルブタイミング機構２６を「収束正常」と判定する処理（１０６）に移行し、その後に前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１の制御用プログラムのリターン（１０８）に移行する。
また、前記故障判定手段３２によって積算した値である偏差積算値が故障基準として予め設定した収束異常判断値である故障判定値を越えているか否かの判断（１０５）がＹＥＳの場合には、前記可変バルブタイミング機構２６を「収束異常」と判定する処理（１０７）に移行し、その後に前記可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１の制御用プログラムのリターン（１０８）に移行する。
【００１８】
これにより、エンジン２のカム軸３０に位相検出手段である前記カム角センサ２８を設け、前記カム軸３０に目標となる回転位相を設定して、その設定した目標位相に収束一致させるように実回転位相を変化させてバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構２６の故障診断装置１において、目標位相と実回転位相との偏差ΔΘの絶対値を算出して積算する偏差積算手段３１を設け、この偏差積算手段３１が積算した値である偏差積算値を設定した収束異常判断値である故障判定値と比較して故障診断する故障判定手段３２を備えている。
従って、前記偏差積算手段３１が偏差ΔΘの絶対値を所定の積算時間だけ積算した値である偏差積算値が収束異常判断値である故障判定値を越えた際に、前記故障判定手段３２によって可変バルブタイミング機構２６の「収束異常」と判定するため、比較的過大なオーバシュートやアンダシュートを伴う収束異常を確実に判定することができる。
また、前記偏差積算手段３１及び前記故障判定手段３２においては、目標位相に対する実回転位相との偏差ΔΘの絶対値を算出して所定時間積算するため、応答遅れや偏差異常（収束ずれ）をも判定することができる。
【００１９】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００２０】
例えば、この発明の実施例においては、収束異常判断値である故障判定値を固定した値として説明する構成としたが、収束異常判断値である故障判定値を変動した値とする特別構成とすることも可能である。
すなわち、現在の実回転位相から目標とする回転位相が大きくなる程、積算した値である偏差積算値を判定する収束異常判断値である故障判定値を大きく設定するものである。
さすれば、変更を要する位相差が小さいほど、制御に要する制御用オイル量が少なくなるため、オーバシュートやアンダシュートも小さくなり、こしょう判定され難くなることを抑制できる。
【００２１】
また、この発明の実施例においては、前記偏差積算手段によって目標位相と実回転位相との偏差の絶対値を算出して積算する所定の積算時間を固定した値として説明する構成としたが、積算時間を変動した値とする特別構成とすることも可能である。
すなわち、油温に応じて制御用オイルの粘性が変わることを考慮して、低温時には故障判定に至るまでの積算時間が長くなるように設定変更したり、極低温時には、積算時間を「０（ゼロ）」として判定を禁止するものである。
さすれば、油温に応じて故障判定に至るまでの積算時間を変動させるため、誤判定を防止することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１  可変バルブタイミング機構の故障診断装置
２  エンジン
５  吸気弁
６  排気弁
９  エアクリーナ
１０  吸気温センサ
１１  エアフローセンサ
１２  スロットルバルブ
１３  スロットル開度センサ
１４  インジェクタ
１７  酸素センサ
１８  触媒
１９  クランク軸
２０  クランク角センサ
２１  水温センサ
２２  ノックセンサ
２３  車速センサ
２６  可変バルブタイミング機構
２７  可変バルブタイミングアクチュエータ
２８  カム角センサ
２９  制御手段（「ＥＣＵ」ともいう。）
３０  カム軸
３１  偏差積算手段
３２  故障判定手段
３３  運転条件検出手段
３４  目標進角量決定手段
３５  故障診断条件判定手段
３６  バルブタイミング検出手段
３７  バルブタイミング制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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